گروهی از دانشمندان راه جدیدی برای تبدیل گرمای محیط به حرکت در دستگاه‌های با مقیاس نانو کشف کرده‌اند؛ کشفی که دریچه‌ی جدیدی را برای ذخیره‌سازی داده‌ها، سنسورها، نانوموتورها و دیگر ابزارهایی که در دنیای الکترونیک در حال کوچک شدن هستند، باز خواهد کرد.

در مقاله‌ی جدیدی که در ژورنال Nature Materials منتشر شده است، گروهی بین‌المللی متشکل از محققان مراکز علمی مختلف، به شرح یافته‌ی جدید خود پرداختند؛ در این مقاله به تشریح سیستم مغناطیسی جدیدی که توانایی جداسازی انرژی حرارتی در مقیاس نانو با استفاده از ایده‌ی چرخ‌دنده‌ای که به چرخ‌دنده‌ی ضامن‌دار معروف است پرداخته می‌شود؛ این موتور انرژی مغناطیسی را به چرخش هدایتی مغناطیس تبدیل می‌کند. این چرخ‌دنده‌ی حرارتی در ماده‌ای به نام یخ اسپینی مصنوعی به دست آمده از ترکیب نانو آهنربای ساخته‌شده از آلیاژ نیکل و آهن، شناسایی شده است.

یک نانو آهنربا به تنهایی طولی به اندازه‌ی ۴۷۰ نانومتر (در حدود ۲۰۰ برابر کوچک‌تر از موی سر انسان) و ضخامتی در حدود ۱۷۰ نانومتر دارد و تک‌قطبی است. تک‌قطبی بودن این نانو آهنربا موجب می‌شود تا تنها در یکی از دو جهت مغناطیسی جهت‌گیری کند. محققان پس از جهت دادن به نانو آهنرباها  با استفاده از میدان مغناطیسی خارجی، مشاهده کردند که تمام آهنرباها بدون علت مشخصی به سمت خاصی جهت‌گیری می‌کنند. سباستین گلیگا، نویسنده‌ی اصلی این تحقیق، می‌گوید:

در این تحقیق، یخ اسپینی مصنوعی که نمونه‌ای از مواد مغناطیسی با ساختار مغناطیسی خنثی از نظر هندسی است، مورد بررسی قرار گرفت. به‌طور تعجب‌آوری مشاهده شد که این مواد در اثر فعل و انفعالات هندسی می‌توانند به ماده‌ی فعالی تبدیل شوند که آرایش کریستالی پویایی از خود به نمایش گذاشته و در نتیجه می‌توان از آن‌ها به عنوان چرخ‌دنده‌ی ضامن‌دار استفاده کرد.

سازوکاری که به این نتیجه منجر می‌شود، مشخص نیست؛ با این حال، به کمک مدل‌سازی عددی قوانین دقیق مرزهای این ماده به دست آمده است. گینو هرکاک، نویسنده‌ی دوم مقاله، می‌گوید:

پس از مدتی تلاش در نهایت به این نتیجه رسیدیم که لبه‌های ماده باعث ایجاد انرژی پتانسیل نامتقارن می‌شوند. این عدم تقارن در میدان مغناطیسی در لبه‌های نانو آهنربا منعکس شده و باعث مغناطیسی شدن ذرات در جهت خاصی می‌شود.

یافته‌های این تحقیق باعث ایجاد مسیری غیر منتظره برای تبدیل انرژی مغناطیسی به حرکت مغناطیسی می‌شود. نتایج حاصل از این پدیده در مقیاس دو بعدی،  از کاربری آن در دستگاه‌های با ابعاد نانو، مانند نانوموتورهای مغناطیسی یا سنسورها خبر می‌دهد؛ همچنین می‌توان از این حافظه‌های مغناطیسی ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده کرد.